磁共振彌散張量成像技術(shù)在腰椎間盤突出癥中的應(yīng)用價(jià)值▲

閆 威 孫 軼 耿進(jìn)朝 韓 雪

(中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院望京醫(yī)院放射科，北京市 100102，電子郵箱：ynihhxk@163.com)

椎間盤突出癥是臨床常見疾病，發(fā)病時(shí)患者椎體活動(dòng)受限，可產(chǎn)生神經(jīng)根受壓癥狀，并伴有放射性痛，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。然而，臨床中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)椎間盤突出MRI表現(xiàn)與神經(jīng)根受壓癥狀不一致的情況，導(dǎo)致臨床診斷缺乏客觀依據(jù)，也給治療方案的制定帶來了一定的困難[1]。磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是基于彌散加權(quán)成像發(fā)展而來的一項(xiàng)新技術(shù)，從三維立體角度分解、量化彌散的各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)數(shù)據(jù)，能更加精準(zhǔn)地顯示組織微結(jié)構(gòu)，并可顯示人體纖維束的方向及完整性[2-3]。目前，DTI技術(shù)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用已日趨成熟，但關(guān)于DTI技術(shù)在腰椎間盤突出致腰骶叢神經(jīng)根受壓中的應(yīng)用研究仍較少[4-5]，而且關(guān)于脊神經(jīng)的DTI研究主要集中在腰椎間盤突出致脊神經(jīng)受壓并產(chǎn)生癥狀的人群與正常人群之間的對(duì)比研究[3,5]，而在伴有和不伴有臨床癥狀的脊神經(jīng)受壓患者之間的DTI比較仍較少見。因此，本研究探討DTI在伴有和不伴有臨床壓迫癥狀的腰椎間盤突出脊神經(jīng)受壓患者中的應(yīng)用效果。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2019年7月至2020年6月到我院就診的腰椎間盤突出壓迫脊神經(jīng)且行腰椎間盤MRI檢查的60例患者，其中伴臨床壓迫癥狀患者(脊神經(jīng)壓迫癥狀組)和不伴臨床壓迫癥狀患者(脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組)各30例。脊神經(jīng)壓迫癥狀組中男性14例，女性16例，年齡25～58歲，中位年齡43.3歲；脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組中男性15例，女15例，年齡27～55歲，中位年齡42.7歲。選取同期在我院進(jìn)行健康體檢的正常對(duì)照組30例，其中男性15例，女性15例，年齡為12～70歲，中位年齡42.9歲。脊神經(jīng)壓迫癥狀組納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)MRI檢查提示L4～5或L5～S1椎間盤突出致脊神經(jīng)受壓者；(2)直腿抬高試驗(yàn)陽(yáng)性；(3)L4～S1單根脊神經(jīng)分布區(qū)感覺及肌力檢查異常。脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)MRI檢查提示L4～5或L5～S1椎間盤突出致脊神經(jīng)受壓者；(2)直腿抬高試驗(yàn)陰性；(3)L4～S1神經(jīng)分布區(qū)感覺及肌力檢查無(wú)異常。正常對(duì)照組納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)CT或MRI檢查提示無(wú)腰椎間盤突出征象；(2)直腿抬高試驗(yàn)陰性；(3)L4～S1神經(jīng)分布區(qū)感覺及肌力檢查無(wú)異常。所有受試者的排除標(biāo)準(zhǔn)：既往存在腰椎手術(shù)史者；存在MRI檢查禁忌證者；脊髓病變或脊神經(jīng)腫瘤性病變等患者；腰椎滑脫及畸形患者。3組受試者的性別、年齡比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)，具有可比性。所有患者及志愿者均簽署知情同意書，且本研究已通過我院倫理委員會(huì)審查。

1.2 檢查方法 使用西門子公司MAGNETOM Skyra 3.0T超導(dǎo)型MRI掃描儀及32通道脊柱線圈進(jìn)行圖像采集。檢查時(shí)受試者仰臥于檢查床上，并將腰部固定于檢查床，佩戴耳機(jī)。所有受試者均行腰椎常規(guī)MRI序列掃描，包括矢狀位T1加權(quán)成像(T1-weighted imaging，T1WI)、 T2加權(quán)成像(T2-weighted imaging，T2WI)及橫軸位T2WI?？焖僮孕夭?turbo spin echo,TSE)序列T1WI矢狀位：重復(fù)時(shí)間=506 ms，回波時(shí)間=8.7 ms；TSE序列T2WI矢狀位：重復(fù)時(shí)間=2 500 ms，回波時(shí)間=92 ms；TSE序列T2WI橫軸位：重復(fù)時(shí)間=2 000 ms，回波時(shí)間=100 ms。所有受試者均行單次激發(fā)自旋回波-回波平面成像序列(single-shot spin-echo-echo planar imaging,SS-SE-EPI)中的橫軸位DTI掃描：重復(fù)時(shí)間=6 560 ms，回波時(shí)間=59 ms，視野為240 mm×240 mm，矩陣為120×84，擴(kuò)散敏感梯度方向數(shù)為12，b值為0、800 mm2/s，層厚/間隔為3 mm/0 mm，激勵(lì)次數(shù)為1。

1.3 圖像分析 DTI掃描后，將原始圖像傳輸至后處理工作站進(jìn)行后處理，得到FA圖及表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)圖。測(cè)量每組受試者的L4/L5、L5/S1神經(jīng)根FA值和ADC值時(shí)，采用系統(tǒng)最小面積勾畫感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)，以盡量避免部分容積效應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。在FA圖像上將ROI放置在目標(biāo)脊神經(jīng)背根神經(jīng)節(jié)和椎間孔外口處脊神經(jīng)上測(cè)量相應(yīng)的FA值，每處測(cè)量3次取平均值，再將背根神經(jīng)節(jié)和椎間孔外口處脊神經(jīng)的FA值取平均數(shù)作為相應(yīng)脊神經(jīng)的FA值。在ADC圖像上將ROI放置在目標(biāo)脊神經(jīng)背根神經(jīng)節(jié)和椎間孔外口處脊神經(jīng)上測(cè)量相應(yīng)的ADC值，每處測(cè)量3次取平均值，再將背根神經(jīng)節(jié)和椎間孔外口處脊神經(jīng)的ADC值取平均數(shù)作為相應(yīng)脊神經(jīng)的ADC值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 應(yīng)用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以(x±s)表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以例數(shù)和百分比表示，比較采用χ2檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

脊神經(jīng)壓迫癥狀組的FA值低于脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組和正常對(duì)照組(均P<0.05),但脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組與正常對(duì)照組之間的FA值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。脊神經(jīng)壓迫癥狀組的ADC值高于脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組和正常對(duì)照組(均P<0.05)，但脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組與正常對(duì)照組之間的ADC值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。典型L5/S1椎間盤突出MRI圖像見圖1。

表1 3組受試者FA值和ADC值的比較(x±s)

圖1 典型L5/S1椎間盤突出MRI圖像

3 討 論

腰椎退變所引起的椎間盤突出癥是骨科發(fā)病率較高的一種疾病，多數(shù)患者以下腰痛為首發(fā)癥狀而就診。1999年至2013年，有學(xué)者對(duì)全球188個(gè)國(guó)家的301種急性和慢性疾病流行率進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)致殘率排名第一位的為下腰痛和重度抑郁癥，因此，腰椎間盤突出癥所導(dǎo)致的下腰痛對(duì)患者的生活質(zhì)量有嚴(yán)重影響[6-7]。人的腰骶椎處于腰椎和骶盆交界，骶盆相對(duì)比較固定，而腰骶椎的活動(dòng)幅度較大，剪切力和垂直力較大，容易導(dǎo)致椎間盤退變和損傷，因此L4～S1椎間盤退變所占比例較大[8]。準(zhǔn)確定位病變的神經(jīng)根可以提高腰椎間盤突出癥的治療成功率，具有重要的臨床意義。相較于其他影像檢查手段，常規(guī)MRI檢查的軟組織分辨率高，可以多方位、多序列成像，能直觀顯示神經(jīng)根受壓情況，是目前影像學(xué)診斷腰椎間盤突出癥的主要檢查方法。然而，常規(guī)MRI檢查對(duì)腰椎間盤突出癥病變神經(jīng)的定位仍存在一定局限性，其診斷腰椎間盤突出癥病變神經(jīng)根主要通過觀察神經(jīng)根受壓情況，而在臨床實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)常規(guī)MRI觀察到的神經(jīng)根壓迫征象與臨床癥狀并無(wú)顯著相關(guān)性[1]。DTI技術(shù)是一種基于彌散加權(quán)的磁共振神經(jīng)成像技術(shù)，主要通過抑制血管信號(hào)從而提高周圍神經(jīng)的顯像效果，能更加清晰地顯示神經(jīng)纖維的走行信息，并通過FA值和ADC值量化分析神經(jīng)內(nèi)水分子的彌散情況，因此具有顯示周圍神經(jīng)微觀結(jié)構(gòu)和評(píng)價(jià)其功能的潛能。研究表明，DTI能敏感地探測(cè)退變?cè)缙谧甸g盤水分子的擴(kuò)散情況及擴(kuò)散的FA[2-3]。近年來的一些研究已證實(shí)，DTI技術(shù)在周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的定量評(píng)估是可行的，且具有無(wú)創(chuàng)、定量評(píng)價(jià)的優(yōu)勢(shì)，通過勾畫ROI、測(cè)量相關(guān)參數(shù)值等可以識(shí)別早期周圍神經(jīng)的微觀病變,從而對(duì)疾病進(jìn)行早期診治[9-10]。通過DTI技術(shù)可獲得FA和ADC，F(xiàn)A值用于描述微觀環(huán)境下FA彌散占整個(gè)彌散張量的比例，其取值范圍為0～1，0代表彌散運(yùn)動(dòng)不受限，比如腦脊液的FA值接近0；而對(duì)于具有方向性的組織，其FA值大于0，比如神經(jīng)纖維的FA值接近1。成像體素內(nèi)各個(gè)方向擴(kuò)散幅度的平均值用ADC值表示，其代表在成像體素內(nèi)水分子彌散運(yùn)動(dòng)的大小或程度，反映水分子在單位時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的范圍，其值越大說明水分子擴(kuò)散能力越強(qiáng)[11]。正常情況下，由于髓鞘的限制，沿著神經(jīng)長(zhǎng)軸方向的質(zhì)子彌散速度是垂直于神經(jīng)長(zhǎng)軸方向的3倍；當(dāng)發(fā)生椎間盤突出壓迫神經(jīng)根時(shí)，軸漿流動(dòng)受阻、近端靜脈瘀血和遠(yuǎn)端神經(jīng)發(fā)生沃勒變性，導(dǎo)致軸突與鞘膜之間的間隙增寬，彌散向量增加，引起ADC值增大和FA值下降[12-13]。

本研究結(jié)果顯示，脊神經(jīng)壓迫癥狀組的FA值低于正常對(duì)照組，ADC值高于正常對(duì)照組(P<0.05)，MRI圖像可以觀察到椎間盤突出患者的神經(jīng)根明顯受壓、移位甚至局部缺失，相應(yīng)椎間孔狹窄。由于神經(jīng)根遭受炎性刺激、慢性壓迫后可引起水腫，細(xì)胞間隙增大,從而擴(kuò)散空間增大、阻力減小,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),擴(kuò)散同相性增高，故FA值減?。煌瑫r(shí)，在病理環(huán)境中大分子蛋白質(zhì)吸附作用、細(xì)胞膜通透性、生物組織內(nèi)血液灌注均會(huì)出現(xiàn)明顯改善，故ADC值升高[14]。因此，受壓的神經(jīng)根相對(duì)于完整的神經(jīng)根有較低的FA值和較高的ADC值。李沖等[15]研究發(fā)現(xiàn)，慢性損傷可使細(xì)胞內(nèi)水分子不斷向細(xì)胞外間隙流出，引發(fā)血管源性水腫，降低FA值，提高ADC值。

本研究比較脊神經(jīng)壓迫癥狀組和脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組FA值和ADC值，結(jié)果顯示，脊神經(jīng)壓迫癥狀組的FA值低于脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組，且ADC值高于脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組(均P<0.05)，而脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組和正常對(duì)照組的FA值和ADC值比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)，其原因考慮為脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組受壓脊神經(jīng)的水分子彌散運(yùn)動(dòng)的大小及程度、受壓組織引起的水腫、擴(kuò)散空間的增大及阻力的減小，均遠(yuǎn)低于脊神經(jīng)壓迫癥狀組，而且軸突與鞘膜之間間隙的增寬，彌散向量的增加同樣遠(yuǎn)低于脊神經(jīng)壓迫癥狀組，以致不足以引起FA值及ADC值的明顯變化，說明脊神經(jīng)無(wú)壓迫癥狀組脊神經(jīng)無(wú)明顯損傷或受損程度較輕，進(jìn)而說明FA值下降和ADC值增大可以量化評(píng)估由椎間盤突出致神經(jīng)根受壓而造成的腰骶神經(jīng)的損傷。通過測(cè)量腰椎間盤突出癥患者的FA值及ADC值可以明確診斷導(dǎo)致臨床癥狀的責(zé)任神經(jīng)根，為臨床治療提供指導(dǎo)。

本研究存在一定的局限性。首先，課題組不同人員測(cè)量DTI的FA值及ADC值時(shí)不可避免會(huì)存在一些誤差，尤其是不同部位的ROI勾畫可能有差別；其次，由于受到腦脊液波動(dòng)偽影的影響，同一神經(jīng)根的FA值及ADC值會(huì)有細(xì)微差異；再次，本研究的樣本量較少，對(duì)研究結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生一定影響。

綜上所述，磁共振DTI技術(shù)的FA值、ADC值在伴臨床壓迫癥狀腰椎間盤突出癥患者中均有明顯改變，而在不伴臨床壓迫癥狀腰椎間盤突出癥患者中無(wú)明顯改變。磁共振DTI技術(shù)的FA值和ADC值或可幫助影像科醫(yī)生更準(zhǔn)確地診斷病變神經(jīng)根，為腰椎間盤突出癥的治療提供更有效的客觀指標(biāo)，對(duì)臨床治療有指導(dǎo)意義。